stringtranslate.com

Лесли Оргел

Лесли Элеазер Орджел FRS [1] (12 января 1927 – 27 октября 2007) был британским химиком . Он известен своими теориями о происхождении жизни .

Биография

Лесли Орджел родился в Лондоне, Англия , 12 января 1927 года. Он получил степень бакалавра гуманитарных наук по химии с отличием в Оксфордском университете в 1948 году. В 1951 году он был избран членом колледжа Магдалины в Оксфорде, а в 1953 году ему была присуждена степень доктора философии по химии.( 1927-01-12 )

Орджел начал свою карьеру в качестве теоретика- неорганика и продолжил обучение в этой области в Оксфорде, Калифорнийском технологическом институте и Чикагском университете .

Вместе с Сидни Бреннером , Джеком Дуницем , Дороти Ходжкин и Берил М. Оутон он был одним из первых людей в апреле 1953 года, кто увидел модель структуры ДНК , построенную Фрэнсисом Криком и Джеймсом Уотсоном , в то время как он и другие ученые работали на химическом факультете Оксфордского университета. [2] По словам покойного доктора Берил Оутон, позже Риммера, они все вместе ехали на двух машинах, как только Дороти Ходжкин объявила им, что они отправляются в Кембридж, чтобы увидеть модель структуры ДНК. Все были впечатлены новой моделью ДНК, особенно Бреннер, который впоследствии работал с Криком; сам Орджел также работал с Криком в Институте биологических исследований Солка . [3]

В 1955 году он присоединился к химическому факультету Кембриджского университета . Там он работал в области химии переходных металлов и теории поля лигандов , опубликовал несколько рецензируемых журнальных статей и написал учебник под названием «Химия переходных металлов: теория поля лигандов» (1960). Он разработал диаграмму Оргеля, показывающую энергии электронных термов в комплексах переходных металлов.

Оргель сформулировал свою теорию старения, связанную с ошибкой трансляции белка , в 1963 году [4] (до того, как Манфред Эйген стал использовать этот термин для обозначения катастрофы мутационной ошибки ), которая с тех пор была подвергнута экспериментальному сомнению. [5]

В 1964 году Орджел был назначен старшим научным сотрудником и профессором-исследователем в Институте биологических исследований Солка в Ла-Хойе, Калифорния , где он руководил Лабораторией химической эволюции. Он также был адъюнкт-профессором на кафедре химии и биохимии Калифорнийского университета в Сан-Диего и был одним из пяти главных исследователей в спонсируемой НАСА программе NSCORT по экзобиологии . Орджел также участвовал в программе НАСА Viking Mars Lander в качестве члена группы молекулярного анализа, которая разработала прибор для газовой хроматографии и масс-спектрометрии , который роботы взяли с собой на планету Марс .

Лаборатория Оргеля нашла экономичный способ производства цитарабина — соединения, которое является одним из наиболее часто используемых сегодня противораковых средств .

Вместе со Стэнли Миллером Оргел также предположил, что пептидные нуклеиновые кислоты , а не рибонуклеиновые кислоты , представляли собой первые пребиотические системы , способные к саморепликации на ранней Земле .

Его имя широко известно благодаря правилам Оргела , приписываемым ему, в частности второму правилу Оргела: « Эволюция умнее вас». [6]

В своей книге «Происхождение жизни » Орджел ввел понятие определенной сложности , чтобы описать критерий, по которому живые организмы отличаются от неживой материи. Он опубликовал более трехсот статей в своих исследовательских областях.

В 1993 году Оргел выступил на конференции «Что такое жизнь?» в Тринити-колледже в Дублине, Ирландия, вместе со многими другими выдающимися учеными, изучающими происхождение жизни, такими как Манфред Эйген , Джон Мейнард Смит и Стивен Джей Гулд . Доклад Оргела был на тему «Молекулярная структура и неупорядоченные кристаллы». [7]

Орджел умер от рака поджелудочной железы 27 октября 2007 года в хосписе и центре паллиативной помощи в Сан-Диего, штат Калифорния .

Исследования происхождения жизни

Синтез азотистых оснований

Орджел предложил новое решение проблемы с предложенным Хуаном Оро механизмом синтеза азотистых оснований на ранней Земле , который основывался на реакции пяти молекул цианистого водорода (HCN) для образования аденина . Проблема заключалась в том, что для этого потребовалось бы гораздо более концентрированное количество цианистого водорода, чем предполагалось в имеющихся доказательствах.

Оргель предположил, что цианистый водород заморожен в растворе. [8] Это позволило бы сконцентрировать молекулы HCN в пространствах между кристаллическими решетками льда, а также решить проблему слишком высокой летучести HCN в жидком водном растворе.

Образование нуклеозидов

Для синтеза нуклеозидов ( нуклеиновое основание + рибозный сахар) Оргель предложил почти противоположный подход, нагревая смесь рибозы и пуриновых нуклеиновых оснований гипоксантина , аденина и гуанина досуха в присутствии ионов магния . [9] Эта реакция помещает гликозидную связь в правильное положение двумя способами: нуклеиновое основание присоединяется к правильному углероду на рибозе и в правильной ориентации (бета- аномер ).

Однако позже этот синтез подвергся критике, поскольку он в основном работал только с гипоксантином — азотистым основанием, которое не имеет отношения к современной жизни на Земле, а также поскольку он не был специфичен для рибозного сахара и мог быть применен к другим сахарам.

полимеризация РНК

Продолжая свою работу по изучению пребиотического синтеза РНК , Оргель исследовал механизмы, с помощью которых неорганические фосфатные [10] и нуклеотидные фосфорильные группы [11] могли быть химически активированы для конденсации в полимеры нуклеиновых кислот. Начиная с 1960-х годов Оргель исследовал различные активирующие агенты на основе цианида, которые могли вероятно присутствовать на молодой Земле. Было обнаружено, что карбодиимидный реагент эффективен для активации нуклеотидных фосфорильных групп и способствует образованию коротких димеров и тримеров аденозина. [12] В 2018 году Джон Д. Сазерленд и его коллеги предположили, что метилизоцианид и ацетальдегид могут объединяться, образуя пребиотический активирующий фосфатный агент, который мог вероятно образоваться в условиях ранней Земли. [13]

Оргель также предположил, что одна единственная нить РНК могла быть шаблоном для первой жизни на Земле и что эти имидазол-активированные нуклеотиды могли использовать эту нить РНК-шаблона для полимеризации и репликации . Лорманн и Оргель сообщили, что производное фосфоримидазолида аденозинмонофосфата (в котором кислород фосфорильной группы замещен имидазольным кольцом) образует короткие аденозиновые олигомеры в присутствии полиуридиновых шаблонов. [11] Они также обнаружили, что двухвалентный катион металла, используемый для катализа реакции, влияет на региохимию межнуклеотидной связи. [14] Pb 2+ давал в основном 5'-2' связанные нуклеотиды, тогда как Zn 2+ давал в основном 5'-3' связанные нуклеотиды из гуанозиновых фосфоримидазолидов в присутствии полицитидиновой матрицы. Было также показано, что монтмориллонитовая глина способствует полимеризации аденозинфосфоимидазолида в олигонуклеотиды длиной в десятки оснований, начиная с полиаденозинового 10-мерного праймера. [15] В отсутствие монтмориллонита праймер был заблокирован посредством образования 5'- аденозинпирофосфата .

Олигонуклеотидные продукты в ранних исследованиях обычно характеризовались с помощью комбинации 14 C радиомечения , гель-электрофореза и бумажного электрофореза . Ферментативное расщепление использовалось для дифференциации региоизомеров . [12] Появление ВЭЖХ позволило характеризовать длинные олигомеры гуанозина. [14]

Направленная панспермия

Хотя позже он преуменьшил значение этой гипотезы, Орджел вместе с Фрэнсисом Криком предложили подробный сценарий панспермии для происхождения жизни на Земле, зайдя так далеко, что предположили, что жизнь на Земле была разработана инопланетным видом и отправлена ​​на Землю. [16] Они предложили проект космического корабля, который инопланетяне могли использовать для засевания жизни на Земле.

Мир РНК

В конце 1960-х годов Оргел предположил, что жизнь была основана на РНК до того, как она стала основана на ДНК или белках. Его теория включала гены, основанные на РНК и РНК-ферментах. [17] Эта точка зрения была развита и оформлена в ныне широко принятую гипотезу мира РНК .

Почти тридцать лет спустя Орджел написал пространный обзор гипотезы мира РНК. [18] В этом обзоре были освещены многие предложенные синтезы РНК и ее частей в абиотических условиях, отмечена значимость открытия рибозимов (молекул РНК, которые функционируют как ферменты , как когда-то предсказал Орджел) и в то же время продемонстрированы полимеры нуклеиновых кислот с альтернативами рибозе, такие как треозонуклеиновая кислота (ТНК) и пептидонуклеиновая кислота (ПНК) .

В заключение Оргель написал: «Нужно признать, что, несмотря на значительный прогресс, проблема происхождения мира РНК далека от решения» [18] .

Награды

Книги

Ссылки

  1. ^ Дуниц, Джек Д.; Джойс, Джеральд Ф. (1 декабря 2013 г.). «Лесли Элеазер Орджел. 12 января 1927 г. – 27 октября 2007 г.». Биографические мемуары членов Королевского общества . 59 : 277–289. doi : 10.1098/rsbm.2013.0002 . ISSN  0080-4606.
  2. ^ Джадсон, Хорас Фриленд (2013). Восьмой день творения: создатели революции в биологии . Колд Спринг Харбор, Нью-Йорк: CSH Press. стр. 238. ISBN 978-0-879694-78-4.
  3. ^ Олби, Роберт, Фрэнсис Крик: Охотник за тайнами жизни, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2009, Глава 10, стр. 181 ISBN 978-0-87969-798-3 
  4. ^ Орджел, Лесли Э. (1963). «Поддержание точности синтеза белка и его значение для старения». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 49 (4): 517–521. Bibcode : 1963PNAS...49..517O. doi : 10.1073 /pnas.49.4.517 . PMC 299893. PMID  13940312. 
  5. ^ Майкл Р. Роуз (1991). Эволюционная биология старения . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Oxford University Press . С. 147–152. ISBN 978-0-19-506133-8.
  6. ^ Дуниц, Джек Д.; Джойс, Джеральд Ф. (2013). "Лесли Э. Орджел" (PDF) . Биографические мемуары Национальной академии наук : 11.
  7. ^ Райс, Фредрик Л. «ЧТО ТАКОЕ ЖИЗНЬ? Следующие пятьдесят лет Тринити-колледж, Дублин, Ирландия, 20–22 сентября». icr.provocation.net . Получено 18 ноября 2016 г.
  8. ^ Санчес, Р.; Феррис, Дж.; Орджел, Л.Е. (1 июля 1966 г.). «Условия синтеза пуринов: происходил ли пребиотический синтез при низких температурах?». Science . 153 (3731): 72–73. Bibcode :1966Sci...153...72S. doi :10.1126/science.153.3731.72. ISSN  0036-8075. PMID  5938419. S2CID  31527498.
  9. ^ Фуллер, Уильям Д.; Санчес, Роберт А.; Орджел, Лесли Э. (14 июня 1972 г.). «Исследования пребиотического синтеза». Журнал молекулярной биологии . 67 (1): 25–33. doi :10.1016/0022-2836(72)90383-X. PMID  4339529.
  10. ^ Лорманн, Р.; Орджел, Лесли (1968). «Пребиотический синтез: фосфорилирование в водном растворе». Science . 161 (3836). Американская ассоциация содействия развитию науки: 64–66. Bibcode :1968Sci...161...64L. doi :10.1126/science.161.3836.64. JSTOR  1724394. PMID  5655266. S2CID  13005451.
  11. ^ ab Weimann, B.; Lohrmann, R.; Orgel, Leslie; Schneider-Bernloher, H.; Sulston, J. (1968). "Template-Directed Synthesis with Adenosine-5'-Phosphorimidazolide". Science . 161 (3839). Американская ассоциация содействия развитию науки: 387. Bibcode :1968Sci...161..387W. doi :10.1126/science.161.3839.387. JSTOR  1724244. PMID  5661298. S2CID  35649008.
  12. ^ ab Sulston, J.; Lohrmann, R.; Orgel, Leslie; Miles, H. (1968). «Неферментативный синтез олигоаденилатов на матрице полиуридной кислоты». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 59 (3): 726–733. Bibcode :1968PNAS...59..726S. doi : 10.1073/pnas.59.3.726 . PMC 224735 . PMID  5238657. 
  13. ^ Мариани, Анжелика; Рассел, Дэвид; Джавель, Томас; Сазерленд, Джон (2018). «Светоотделяемый потенциально пребиотический нуклеотид-активирующий агент». Журнал Американского химического общества . 140 (28): 8657–8661. doi : 10.1021/jacs.8b05189 . PMC 6152610. PMID  29965757 . 
  14. ^ ab Lohrmann, R.; Bridson, P.; Orgel, Leslie (1980). «Эффективный катализируемый ионами металлов синтез олигонуклеотидов с использованием шаблона». Science . 208 (4451). Американская ассоциация содействия развитию науки: 1464–1465. Bibcode :1980Sci...208.1464L. doi :10.1126/science.6247762. JSTOR  1684687. PMID  6247762.
  15. ^ Феррис, Джеймс; Хилл, Обри; Лю, Рихе; Орджел, Лесли (1996). «Синтез длинных пребиотических олигомеров на минеральных поверхностях». Nature . 381 (6577): 59–61. Bibcode :1996Natur.381...59F. doi :10.1038/381059a0. hdl : 2060/19980119839 . PMID  8609988. S2CID  4351826.
  16. ^ Crick, FHC; Orgel, LE (1 июля 1973 г.). «Направленная панспермия». Icarus . 19 (3): 341–346. Bibcode :1973Icar...19..341C. doi :10.1016/0019-1035(73)90110-3.
  17. ^ Джойс, Джеральд Ф. (2007). «Некролог: Лесли Орджел (1927–2007)». Nature . 450 (7170): 627. Bibcode :2007Natur.450..627J. doi :10.1038/450627a. PMID  18046392. S2CID  5439488.
  18. ^ ab Orgel, Leslie E (1 января 2004 г.). «Пребиотическая химия и происхождение мира РНК». Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 39 (2): 99–123. CiteSeerX 10.1.1.537.7679 . doi :10.1080/10409230490460765. ISSN  1040-9238. PMID  15217990. S2CID  4939632. 

Внешние ссылки